二维材料纳尺度摩擦性能研究
本文关键词:二维材料纳尺度摩擦性能研究 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 石墨烯 二硫化钼 局域氧化 摩擦力 粘附力 原子力显微镜
【摘要】:石墨烯、二硫化钼等二维材料具有优异的物理、化学、力学性能,在纳器件领域有着巨大的应用前景。在纳尺度下,由于器件尺寸减小,其表面效应增大,与其相关的表面力如表面粘附与摩擦磨损等对器件有着重要影响,严重制约着纳器件系统的发展。同时在微/纳机电系统(M/NEMS)的应用中通常会涉及电场的作用,而电场对表面力也会产生一定的影响。因此为了使这些材料更好地应用于纳器件中,有必要对其外电场作用下的摩擦性能进行深入研究。(1)分别通过给样品和探针加电压的方式,利用原子力显微镜(AFM)研究了外电场作用下化学气相沉积法制备的石墨烯表面的摩擦性能。结果表明针尖加电压时,摩擦力没有明显变化,但给样品加电压时,摩擦力有明显变化,且摩擦力随着电压的增大而增大,电压越大,摩擦力的增幅也越大。且电压对石墨烯摩擦力的影响是完全可逆的。通过对针尖与样品表面黏附力和静电力研究发现,外加电压导致摩擦力增大的原因是电压变大导致针尖与石墨烯表面间静电力变大,进一步导致粘附力变大,所以摩擦力也变大。(2)在大气室温下,利用原子力显微镜导电探针及局域氧化技术在化学气相沉积法制备的石墨烯表面快速构筑了规则的纳米网格结构,并对其表面摩擦和黏附性能进行了表征,结果显示石墨烯转化为氧化石墨烯后摩擦力增加了近6倍,由于表面粗糙度的增加,石墨烯正常区域的粘附力比纳米网格的粘附力稍大。(3)通过微机械剥离法制备得到二硫化钼纳米片,并利用原子力显微镜对其摩擦性质进行了表征。发现对针尖施加外加正向电压时,摩擦力明显增大,且外加电压越大,摩擦力越大;当针尖施加负向电压时,摩擦力具有类似的增大趋势。同时也发现摩擦力随电压的变化是可逆的,显示电压对摩擦力的控制具有很好的开关效应。
[Abstract]:Graphene, molybdenum disulfide and other two-dimensional materials have excellent physical, chemical and mechanical properties, and have great application prospects in the field of nano devices. The surface forces, such as surface adhesion and friction and wear, play an important role in the device. At the same time, the role of electric field is usually involved in the application of micro / nano electromechanical systems (MEMS / NMS). The electric field will also have a certain effect on the surface force. Therefore, in order to make these materials better used in nanodevices. It is necessary to further study the friction properties of the samples under the action of external electric field. The friction properties of graphene surface prepared by chemical vapor deposition under external electric field were studied by atomic force microscope (AFM). The results show that the friction force does not change obviously when the tip of the needle is applied to the voltage. But when the voltage is applied to the sample, the friction force changes obviously, and the friction force increases with the increase of the voltage, and the voltage increases. The effect of voltage on the friction of graphene is completely reversible. The reason for the increase of friction force caused by applied voltage is that the electrostatic force between the tip of the needle and the surface of graphene becomes larger and the adhesion force becomes larger, so the friction force also increases at room temperature in the atmosphere. A regular nano-grid structure was constructed on graphene surface prepared by chemical vapor deposition with atomic force microscope (AFM) conductive probe and local oxidation technique. The surface friction and adhesion properties of graphene were characterized. The results show that the friction force of graphene is increased by nearly 6 times after the conversion of graphene to graphene oxide, due to the increase of surface roughness. The adhesion force of graphene in normal region is slightly larger than that of nano-grid. 3) Molybdenum disulfide nanocrystals were prepared by micromechanical stripping method. The friction properties were characterized by atomic force microscope (AFM). It is found that the friction force increases obviously when the positive voltage is applied to the tip of the needle, and the greater the applied voltage, the greater the friction force. At the same time, it is found that the variation of friction force with voltage is reversible, which shows that the voltage has a good switching effect on the control of friction force.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB30
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;石墨烯相变研究取得新进展[J];润滑与密封;2009年05期
2 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期
3 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期
4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期
5 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期
6 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期
7 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期
8 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期
9 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期
10 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期
相关会议论文 前10条
1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年
6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
相关重要报纸文章 前10条
1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年
2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年
3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年
4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年
5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年
6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年
7 记者 谢荣 通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年
8 本报记者 纪爱玲;石墨烯:市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年
9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年
10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年
相关博士学位论文 前10条
1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年
2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年
3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年
4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年
5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年
6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年
7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年
8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年
9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年
10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年
3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年
4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年
5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年
6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年
7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年
8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年
9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年
10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年
,本文编号:1356223
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/1356223.html